會(huì)議室HDMI信號(hào)的“握手”問(wèn)題
會(huì)議室HDMI信號(hào)的“握手”問(wèn)題
1呂文政 2范淑娥
1杭州國(guó)邁電子科技有限公司 310005
2中建材智能自動(dòng)化研究院有限公司 310015
摘要：本文通過(guò)對(duì)會(huì)議室中高清視頻信號(hào)常見(jiàn)故障的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，指出大多數(shù)故障是由于多個(gè)顯示設(shè)備（包括用于視頻采樣設(shè)備的輸入口）對(duì)HDMI制式的要求不一、接入矩陣或分配器的時(shí)間不同，導(dǎo)致視頻源設(shè)備優(yōu)先滿(mǎn)足了首先識(shí)別的設(shè)備，從而形成部分設(shè)備無(wú)法顯示的故障。探討了在當(dāng)前各類(lèi)會(huì)議室中，如何利用現(xiàn)有系統(tǒng)和相關(guān)資源，低成本的解決或規(guī)避這些故障。
關(guān)鍵字：會(huì)議室故障；HDMI；EDID，設(shè)備不兼容、視頻故障、黑屏、閃屏
隨著視頻會(huì)議室和普通會(huì)議室中音視頻設(shè)備越來(lái)越多，其所使用的輸入和輸出源接口大都是以HDMI的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然在各類(lèi)用戶(hù)新建的各類(lèi)會(huì)議室、教 室的音視頻系統(tǒng)中，模擬信號(hào)已經(jīng)越來(lái)越少了，或者說(shuō)，會(huì)議室的信號(hào)傳輸已經(jīng)從原有的模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)進(jìn)行了全方位的轉(zhuǎn)移。
數(shù)字信號(hào)視頻在顯示質(zhì)量和傳播功效中完勝原有模擬信號(hào)，有效的減少或解決了原來(lái)模擬信號(hào)所帶來(lái)的干擾、噪音等等諸多問(wèn)題。從人的視覺(jué)感觀這一度量上來(lái)講，當(dāng)前的數(shù)字視頻質(zhì)量比原來(lái)的模擬視頻有著巨大的提高，HDMI信號(hào)分辨率最高可以到8k甚至16k，最低目前在用的也會(huì)在720p以上，與原有的模擬信號(hào)相比，信號(hào)分辨率有幾倍甚至十幾倍的提高。這是其得以快速推廣的根本原因，但會(huì)議室的傳輸信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)以后，維護(hù)人員更多的直觀感覺(jué)是：視頻類(lèi)的故障不是降低了，而是增多了。這種“增多”的感覺(jué)，筆者認(rèn)為更多是個(gè)人的主觀感覺(jué)，其主要原因是由于視頻故障處理的難度增加了，而不是真的故障量增多了。為什么會(huì)有這樣感覺(jué)，主要是由于早期模擬信號(hào)很多故障是被人為忽視的。例如：早期會(huì)議中經(jīng)常出現(xiàn)的投影畫(huà)面輕微重影等現(xiàn)象，在一定距離下觀看視頻內(nèi)容的與會(huì)人員對(duì)這類(lèi)故障現(xiàn)象幾乎不會(huì)查覺(jué)，故而，維護(hù)人員是可以做到視而不見(jiàn)，不做處理的。由于模擬信號(hào)只需要按規(guī)范對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析就可以顯示出來(lái)，而數(shù)字信號(hào)則是需要先進(jìn)行“協(xié)商”后才可以正確識(shí)別，因此，數(shù)字信號(hào)不出問(wèn)題還好，一出問(wèn)題，就很少有這類(lèi)可以不做處理的“好事”。這種由數(shù)字視頻信號(hào)需要協(xié)議識(shí)別（本文，我們暫不妨形象的稱(chēng)之為“握手”）而帶來(lái)的問(wèn)題，其工作機(jī)制與模擬信號(hào)完全不一樣，維護(hù)人員采用模擬信號(hào)的慣性思維來(lái)處理數(shù)字信號(hào)傳輸切換過(guò)程中的故障，當(dāng)然是不得要領(lǐng)，無(wú)法高效處置故障。
HDMI信號(hào)的“握手”過(guò)程，在一般應(yīng)用場(chǎng)所是不易被察覺(jué)的。在信號(hào)傳輸中，必須是源端設(shè)備識(shí)別了顯示端設(shè)備發(fā)出的EDID值，才能按其性能能力發(fā)送顯示端所能解析的信號(hào)。雙方這種類(lèi)似于“握手協(xié)商一致后”才能進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)摹盃顟B(tài)”，對(duì)于會(huì)場(chǎng)的與會(huì)人員和管理人員均是透明和不可察的。也正因?yàn)槿绱耍瑪?shù)字信號(hào)產(chǎn)生故障現(xiàn)象可能與傳統(tǒng)模擬信號(hào)相同，但其導(dǎo)致的原因卻完全不一樣。
例如：電磁干擾、電纜連接不可靠均會(huì)導(dǎo)致模擬和數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生故障，但兩者作用機(jī)制和故障現(xiàn)象很少有相似的。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，數(shù)字信號(hào)除因線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)等特殊情況，由于其良好的抗干擾性能，電磁干擾類(lèi)的故障是比較少見(jiàn)的。
HDMI信號(hào)的大多數(shù)故障，是由于EDID或HDCP驗(yàn)證未完成而造成的。HDMI信號(hào)通過(guò)EDID和HDCP來(lái)確定雙方所用的數(shù)字信號(hào)源制式和內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，這種類(lèi)擬“握手”的行為，一旦出現(xiàn)異常，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)讓人非常棘手的問(wèn)題：要么不出故障，要么一出故障，表現(xiàn)的狀態(tài)可能就是：黑屏、藍(lán)屏、無(wú)信號(hào)、有規(guī)律或無(wú)規(guī)律的頻閃，又或者是屏幕變小等等一系列的讓人短時(shí)間無(wú)所適從的故障現(xiàn)象。很多時(shí)候，面對(duì)這樣的問(wèn)題，大多人會(huì)首先懷疑是否是以下原因：
1、 電纜過(guò)長(zhǎng)，信號(hào)損耗導(dǎo)致HDMI信號(hào)眼圖打不開(kāi)(如下圖)。
2、 是否是接口接觸不良導(dǎo)致的
3、 是否設(shè)備的DDC或HPD電壓不足
4、 是否是信號(hào)衰減或干擾導(dǎo)致EDID值無(wú)法有效讀取。
如何解決這些問(wèn)題，大多數(shù)運(yùn)維人員會(huì)下意識(shí)的去查接收器、信號(hào)源，轉(zhuǎn)換器的接口，去拔插這些中間環(huán)節(jié)傳輸設(shè)備的端口和接線(xiàn)。這些操作當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題，然而要命的是時(shí)間，會(huì)議中的故障處理往往只能給我們不到１分鐘的時(shí)間，與會(huì)人員大概率會(huì)在故障出現(xiàn)30秒后，沖進(jìn)設(shè)備間，詢(xún)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)故障，要求明確解決時(shí)間。
為能妥當(dāng)解決這樣的應(yīng)用需求，會(huì)議室的視頻類(lèi)設(shè)備要如何設(shè)計(jì)、選擇和管理？怎么去規(guī)劃這些設(shè)備之間的數(shù)字信號(hào)鏈路結(jié)構(gòu)或方式？怎么樣才能讓會(huì)議運(yùn)維人員做到心中有數(shù)，讓他們?nèi)菀桌斫夂驼莆諘?huì)議室中視頻數(shù)字鏈路可能出現(xiàn)故障現(xiàn)象和原因及排除的方案，就變得非常重要了。
在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)議室最核心的中心設(shè)備就是矩陣，那么，矩陣的端口能不能對(duì)HDMI、DVI等信號(hào)進(jìn)行EDID編輯或查詢(xún)就非常的重要，如果無(wú)法對(duì)每一路輸出的端口的進(jìn)行EDID編輯或查詢(xún)，就很有可能在該會(huì)議室中中出現(xiàn)了這樣或那樣的一些故障，而維護(hù)人員卻沒(méi)有任何的解決思路和方案。比如說(shuō)當(dāng)你遇到以下情況（以HDMI信號(hào)為例）：
l 屏幕上面沒(méi)有圖像顯示
l 有圖像顯示但是圖像是扭曲的
l 顯示無(wú)法全屏（總有黑邊）或超出顯示畫(huà)面。
l 與會(huì)人員說(shuō)這個(gè)屏幕顯示模糊的（沒(méi)有別的會(huì)議室清晰）
l 屏幕是黑屏或藍(lán)屏的（或無(wú)信號(hào)）
l 屏幕隔一會(huì)出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象
如上所述，一般來(lái)說(shuō)，面對(duì)于這樣的故障，運(yùn)維人員第一件事情就是去找對(duì)應(yīng)的顯示接口，當(dāng)接口支持EDID值查詢(xún)和管理時(shí)，就可以進(jìn)行EDID值的干預(yù)管理，通過(guò)調(diào)整EDID值來(lái)快速判斷設(shè)備故障節(jié)點(diǎn)。
從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，中心設(shè)備我們應(yīng)盡可能地選擇“每一路輸出端口”都應(yīng)具有EDID可編輯功能的板卡。這樣，就能夠通過(guò)自動(dòng)或人工干預(yù)EDID協(xié)商的方式來(lái)保證顯示設(shè)備和信號(hào)源設(shè)備之間的信號(hào)協(xié)商有效，從而消除了由于某些原因，而產(chǎn)生的不穩(wěn)定。
當(dāng)然，網(wǎng)上銷(xiāo)售的各類(lèi)品牌的鎖屏寶也可以通過(guò)預(yù)設(shè)一個(gè)固定的EDID值，直接鎖定某些信號(hào)源端口的輸出格式，但如果要考慮輸出設(shè)備多樣性，直接用鎖屏寶的模式，依然還是存某些情況下會(huì)出故障的現(xiàn)象，所以，在稍為重要的場(chǎng)所，還是建議采用帶有EDID管理功能的矩陣。目前，市場(chǎng)上大多數(shù)企業(yè)所銷(xiāo)售的矩陣，低配版本，目前大多能對(duì)每個(gè)輸出端口進(jìn)行EDID識(shí)別和統(tǒng)一，高配置矩陣才會(huì)帶有每個(gè)輸出端口的EDID管理功能。
比如：低配版本的會(huì)讓所有輸出口均采用一個(gè)統(tǒng)一制式，高配版本可以支持每個(gè)端口EDID的編輯選擇。
一般來(lái)說(shuō)，不建議采用僅能支持一個(gè)制式的矩陣產(chǎn)品。主要是由于用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)有不同種類(lèi)甚至是老舊的顯示設(shè)備，對(duì)于只能支持一種制式的矩陣，就很有可能導(dǎo)致某些顯示設(shè)備會(huì)無(wú)法被使用，除非，能將這些顯示設(shè)備剔除，否則，就需要對(duì)信號(hào)的制式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以應(yīng)對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的黑屏。
另外，如果用戶(hù)還有一些高處理性能的顯示設(shè)備，比如說(shuō)有支持4k的，有支持更高配置的視頻處理器，而你的矩陣端口如果只能是統(tǒng)一制式的話(huà)，那么對(duì)于這些設(shè)備來(lái)講，它也是一種資源的浪費(fèi)。
無(wú)論是上述哪一種情況，對(duì)于維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，找到問(wèn)題的核心，并同時(shí)對(duì)它進(jìn)行有效的管控，才是能夠保證現(xiàn)場(chǎng)這樣的問(wèn)題的不復(fù)發(fā)，不出現(xiàn)的根本。而讓輸出端口的具有可管理性是有效解決這類(lèi)故障的主要途徑之一。（下圖為EDID值，具體數(shù)值對(duì)應(yīng)說(shuō)明，可以百度獲取。）
上述故障現(xiàn)象在排除時(shí)，最好不要直接用筆記本電腦或PC機(jī)來(lái)接某個(gè)顯示設(shè)備來(lái)證明這個(gè)顯示設(shè)備是沒(méi)有問(wèn)題的。
這主要是因?yàn)槭牵捎肞C機(jī)來(lái)測(cè)試某個(gè)顯示設(shè)備有無(wú)問(wèn)題，絕大多數(shù)情況下，顯示設(shè)備都是沒(méi)有問(wèn)題的，即便有問(wèn)題，也可以通過(guò)改變PC機(jī)的顯卡設(shè)定，來(lái)解決。PC機(jī)的顯卡可以根據(jù)顯示設(shè)備的類(lèi)別及性能不同，從720p選到4k或更高，由于信號(hào)源是PC的顯卡輸出接口，除了接口不支持（DP/HDMI/DVI或模擬接口）現(xiàn)象可以算做故障外，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題大概率是發(fā)現(xiàn)不了，模擬不出來(lái)的。最為主要原因就是：采用1對(duì)1的模式，且顯卡又是具有較高兼容能力的視頻源設(shè)備，因此，對(duì)絕大多數(shù)顯示設(shè)備而言，均可以實(shí)現(xiàn)最佳的可用分辨率輸出。所以，做這樣的測(cè)試，是測(cè)不出故障的，除了證明顯示設(shè)備是沒(méi)有問(wèn)題的，沒(méi)有其它的任何意義。那要怎么測(cè)，要像下圖這樣，按1以多方式來(lái)測(cè)，就可以較好的模擬出現(xiàn)場(chǎng)的故障點(diǎn)。
這是因?yàn)?，在?huì)議室的實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)大多是要過(guò)矩陣，并通過(guò)其進(jìn)行相應(yīng)的切換操作，由于矩陣一般采用的是“透?jìng)鳌蹦Ｊ?，接通顯示設(shè)備和源設(shè)備后，直接在矩陣的輸出和輸入接口“透?jìng)鳌痹O(shè)備之間的EDID值，考慮到矩陣會(huì)將某１路輸入信號(hào)同時(shí)送給幾臺(tái)顯示設(shè)備，由于各類(lèi)原因，各個(gè)設(shè)備間的信號(hào)不是同時(shí)送達(dá)的，這個(gè)時(shí)間是有先后的。而且顯示設(shè)備也會(huì)是多種類(lèi)的，并非同類(lèi)同批次的，其內(nèi)部所用的芯片和軟軟件所對(duì)應(yīng)的HDMI版本也不是完全一致的。這種情況下，系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)商時(shí)，會(huì)優(yōu)先照顧最早被送達(dá)的那個(gè)設(shè)備，最佳分辨率的選擇往往以它為依據(jù)。這樣，其它設(shè)備的顯示就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)在某些情況下出現(xiàn)黑屏、閃屏或?qū)捀弑仁Ш獾葐?wèn)題。
例如，在一個(gè)只能接收1024*768的監(jiān)視器的系統(tǒng)里面，給一個(gè)16：9的輸出畫(huà)面，那么它就會(huì)出現(xiàn)：無(wú)法顯示、拉伸和扭曲或是顯示不全等問(wèn)題。這種不匹配究其根本，還是源于HDMI信號(hào)，源設(shè)備會(huì)根據(jù)收到的EDID值，選擇一個(gè)制式，并將該制式信號(hào)送給矩陣，矩陣拷貝后再分配不同的顯示設(shè)備，由于顯示設(shè)備的規(guī)格及性能可能是完全不一樣的，例如：有的是投影機(jī)，有的是LED顯示屏，有的是液晶電視，甚至有的是視頻采集卡；同時(shí)它有些是能夠接受4k的，有些是能夠接受1024*768的，有些是只能夠接收16：9的720p，或者是1080p的，那么，對(duì)于這樣的不同的顯示設(shè)備（或視頻采集設(shè)備）來(lái)講，如果你的視頻系統(tǒng)中，大家全部能接受最低能力的那個(gè)制式，那就沒(méi)有問(wèn)題。但如果，缺少HDMI重協(xié)商的機(jī)制或者是有設(shè)備不能接受這個(gè)最低能力，則都會(huì)產(chǎn)生故障，這就是會(huì)議室多媒體系統(tǒng)產(chǎn)生故障的核心原因。
打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确?，在矩陣系統(tǒng)中，我們的視頻源相當(dāng)于一個(gè)可復(fù)制的“油畫(huà)”，你可以把它賣(mài)給一個(gè)人，也可以同時(shí)賣(mài)給多人，但賣(mài)給多人的前提是：多個(gè)購(gòu)買(mǎi)的人均能接受“這是一個(gè)可以復(fù)制的‘油畫(huà)’”，否則，這個(gè)交易就不可能成功。
將同一視頻源信號(hào)給多個(gè)不同的顯示設(shè)備，出故障的核心原因就是這些設(shè)備之間的顯示要求不一致。換句話(huà)說(shuō)：就是有人不能接受“這是一個(gè)可以復(fù)制的‘油畫(huà)’”。因此，一個(gè)會(huì)議室的多媒體顯示和切換系統(tǒng)中，要求矩陣的每個(gè)輸出端口的EDID可獨(dú)立編輯，就是一種提高會(huì)場(chǎng)管理可靠度的有效方式。有了這樣一個(gè)功能，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)源和顯示端間之間的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)和人工干預(yù)鎖定。
綜上所述，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是要能夠理解、明確該會(huì)議室內(nèi)各類(lèi)信號(hào)源和顯示設(shè)備之間的信道能力，特別是要找到、找準(zhǔn)顯示設(shè)備的短板，能按與會(huì)用戶(hù)的顯示需求，進(jìn)行信號(hào)切換規(guī)避操作，從而有效的解決輸入、輸出設(shè)備間的匹配問(wèn)題，減少或杜絕會(huì)議室日常使用時(shí)產(chǎn)生的視頻顯示故障。
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